LED照明在地鐵節(jié)能工作中的應用
楊思甜
摘?要:介紹了LED是21世紀最具發(fā)展前景的高技術照明領域,具有環(huán)保、節(jié)能、壽命長、光效高、無輻射、熱度較低等優(yōu)點,結合地鐵南京站公共區(qū)照明改造,通過對實施效果的對比和分析,探討了LED照明在地鐵照明節(jié)能應用方面發(fā)展的前景。
關鍵詞:LED,照明,節(jié)能
地鐵照明系統(tǒng)包含工作照明、節(jié)電照明、事故照明、廣告照明、安全照明和車站導向標示照明,車站站臺、站廳工作照明約占公共區(qū)域照明的2/3,在運營結束過后可以關閉;節(jié)電照明是為節(jié)電而設置的照明,約占公共區(qū)域照明的1/3,用于設備及管理用房的節(jié)電照明、事故照明一般不停電。南京地鐵一號線全長21.72km,設有11個地下站和5個高架站,每天運行17h。其照明種類分為工作照明、節(jié)電照明、事故照明、廣告照明和安全照明,全線16個車站共有嵌入式熒光燈20939套、筒燈4981套、吸頂白熾燈1144套,照明總功率約1600kW,每天車站的照明用電量約27600kWh,占車站動力用電的35%左右。
為了深化節(jié)能減排、創(chuàng)建節(jié)能型企業(yè)和響應國家節(jié)能環(huán)保的政策要求,南京地鐵于2008年立項研究LED照明技術在地鐵車站照明應用的前景,經(jīng)過多方調查論證,決定在地鐵南京站南站廳進行改造試驗,將現(xiàn)有的232套熒光燈更換為LED。
1?LED照明的應用
LED是英文LightEmittingDiode(發(fā)光二極管)的縮寫,是一種新型的用微弱電能就能發(fā)光的高效固體光源。LED發(fā)光原理利用二極管內電子與空隙結合過程中能量轉換產生光的輸出。LED最重要的組成部分是半導體晶體,其基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體晶體,置于一個有引線的架子上,然后四周用環(huán)氧樹脂密封,起到保護內部芯線的作用。如果有電流通過,晶體就會發(fā)光,不同的半導體晶體會發(fā)不同顏色的光。
LED最主要的優(yōu)點是:環(huán)保、節(jié)能、壽命長、光效高、無輻射。LED的工作狀態(tài)和散熱設計不僅直接關系到LED實際發(fā)光效率,也關系到實際使用壽命。LED是個光電器件,其工作過程中只有15%~25%的電能轉換成光能,其余的電能幾乎都轉換成熱能,使LED的溫度升高。其次光衰也是影響LED發(fā)光效率的因素,光衰即光在傳輸中的訊號減弱。
為此,首先選擇了國際知名廠家科瑞的LED芯片作為光源,因為其生產制造過程及質量檢驗有較好的保障。第二是采用穩(wěn)定可靠的散熱設計,在每個LED芯片的熱沉上加裝了20cm2的散熱片,散熱片與LED之間用質量較好的導熱膠固定好,并盡量考慮能讓它接觸到流動的空氣,以便能夠快速、可靠地降低LED的pn結點溫度,延長工作壽命;pn結點溫度越低,LED的流明維持率就越高,從而保障LED工作5萬h后流明維持率還能優(yōu)于70%。同時對反光杯、反光罩進行精確配光設計,充分利用燈具光線的相互補充以及地面、墻壁的反射,使光線更為柔和。另外每個燈具設4組驅動,每個驅動負責5個光源,使驅動、光源的安裝與更換更為便捷,提高后期現(xiàn)場使用維護的快捷性與安全性。采用的LED產品技術指標:燈具選型:GFD5062嵌入式熒光燈(LED);燈具尺寸:1200mm?300mm;工作電壓:AC/DC170V/50Hz~265V/50Hz;功率因素:0.98;顯色指數(shù):>80;色溫:6000K;環(huán)境溫度:-20!~+40!;環(huán)境濕度:>95%。LED產品性能特點:1)選用CREELED光源,每顆LED光源加配6063航空鋁制作的超亮反射器;格柵及防眩光設計,使車站內空間照明光效高、配光均勻;2)光源腔和驅動分開,提高光源和電器元件的壽命,維護方便;3)外殼框架材料采用Q235碳素鋼壓鑄成型,表面高壓靜電粉末噴涂,耐腐蝕性強,長久使用不生銹;4)設有短路保護裝置,確保燈具安全運行;5)分檔節(jié)能驅動,通過驅動電路設計,根據(jù)現(xiàn)場工作需要,可分時段、按節(jié)能百分比要求進行多檔位設置,第一檔位設置為總功率的80%,第二檔位設置為總功率的100%。
2?LED照明的數(shù)據(jù)分析
2.1?LED照明圖
采用該型號LED燈的配光曲線圖,并根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)用DIALux照明設計軟件得出圖1~圖3。
2.2?現(xiàn)場LED測試數(shù)據(jù)表
從表1可以看出采用LED照明后在試驗工作面正下方照度值幾乎沒有發(fā)生變化,不但照度值和均勻度均滿足要求,而且光效增加且功率減少了212W。
3方案改造的效果分析與評價
1)采用LED燈具后,在燈具數(shù)量減少101套的情況下,照度仍達209lx,遠大于?地下鐵道照明標準#規(guī)定的車站站廳照度不小于150lx的規(guī)定,與原來的熒光燈相比,總功率下降12774W,節(jié)電率達76.5%。按車站照明每天開啟17h計算,每年可節(jié)電79263kW,節(jié)約電費7萬多元,預計2.6年就能收回投資。2)由于LED照明與原有的熒光燈相比使用壽命長了許多,因此減少了燈管與鎮(zhèn)流器等電器件的消耗成本。3)無眩光、無頻閃,使用將近一年來,未出現(xiàn)光衰。改善了公共場所的舒適度,提高了公共交通的安全性。不但能為南京地鐵南京站提供明亮舒適的環(huán)境,而且能體現(xiàn)南京地鐵的整體形象,具有極大的品牌效應。4)LED使用壽命長,延長了換燈的時間,維護工作量小,綜合使用成本遠遠低于普通的熒光燈,且LED不含汞成分,對環(huán)境沒有污染。因此,在南京地鐵照明方面有很大的推廣空間。
4?結語
地鐵南京站照明改造表明,將LED應用于公共場所照明是可行的,關鍵是材質的選擇及燈具的散熱,解決好pn結點的溫度問題,LED的流明維持率就越高。隨著大功率、高亮度LED集成封裝技術的研究成果不斷涌現(xiàn),價格也會不斷下降,使白光LED作為照明燈具取代傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈的時代很快就會到來。這將為我們節(jié)約寶貴資源、保護生活環(huán)境提供一條新思路。